生活垃圾立卧式干馏气化裂解三段集成制气的装置与工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及固体废弃物热解气化设备技术领域，尤其是一种用于生活垃圾立卧式干馏气化裂解三段集成制气的装置与工艺。
【背景技术】
[0002]目前，城市垃圾处理问题，给人们生活带来的不便和对环境的污染已经不言而喻，据法国环境与能源控制署预计，2020全球的年垃圾量将比现在翻一番多，达20亿吨，(目前的年垃圾量为7.7亿吨)；而我国历年来垃圾堆存量已60亿吨，占耕地5亿平方米，全国668年城市中已有200多个处于垃圾的包围中，且年产垃圾量2.2亿吨，并以每年8-10%的速度增长;而另一方面，能源短缺，油价上涨，迫切需要寻找新的替代能源，科学研究发现，垃圾等生物质可以发电、堆肥、甚至炼油，是一大富矿，垃圾中蕴藏着丰富的能源资源，美国人称其为“第二矿产”，将处理垃圾的行业称做朝阳产业;一九九六年，一些专家对我国城市生活垃圾的成份进行分析统计表明:在城市生活垃圾中，有机物占60%-70%，塑料占8%-9%，纸张类占2%-3%，玻璃占3%-5%，及少量金属成份等。可利用的成份达90%，其价值相当可观;我国每年的垃圾可利用价值高达250亿元以上(据四川日报资料)；城市垃圾处理不仅仅是一个城市环保问题，而且是一个十分重要的充分利用资源的可持续发展的战略问题；目前，摆在政府和民众面前的问题是:我们不仅是要把城市脏乱的垃圾清除干净，一埋了之，更重要的是要找出理想有效的方法，将垃圾变废为宝，并实现无害化、减量化、资源化处理，进而推进市场化运作。我国城市垃圾特点是总体上无机物含量高于有机物，不可燃成分高于可燃成分，含水率比较高，危害性垃圾与生活垃圾混合，没有健全的分捡制度，有机物中厨余所占比重较大，纸张、塑料、橡胶比重较小；国外垃圾中纸张比例比较大，达到35%以上，热值也能达到8.5MJ/kg;因此，对于国外的热解工艺和技术不能简单效仿，必须立足国外技术发展前沿，根据我国城市发展情况和垃圾特点，开发符合我国国情、技术可行的处理装置。垃圾热解气化处理:能源回收性好，环境污染少，被誉为二十一世纪最佳而行之有效处理垃圾的方法；垃圾热解气化是将含有有机可燃物的垃圾在缺氧的条件下利用热能使化合物的化合键断裂，由大分子量的有机物转变为小分子量的C0、H2、CH4等可燃气体;其抑制二噁英的途径主要有:减少了二噁英前体物的生成，垃圾中的有价金属没有被氧化，垃圾中的Cu、Fe等金属不易生成促进二噁英生成的催化剂；同时垃圾的热解气化还有其优点:制备出可燃气体，热解气体燃烧时空气过剩系数较低，能大大减低排烟量、提高能量利用率，降低NOx排量、减少烟气处理设备投资和处理费；但目前这些垃圾气化技术，绝大多数还是属于最古老的早已工业化的热解(干馏)气化技术范畴，干燥干馏与气化热解在一体炉内完成，使得气化气中水份与焦油成份多，削弱了气化气的有效利用价值，只有投资昂贵的二燃室将气化气付之一炬一一二次富氧燃烧，并没有从根本上解决垃圾的资源化问题。
[0003]不管是农业废弃物、工业废弃物还是城市生活垃圾，都含有大量的有机物，如塑料、橡胶、纸类、布类、草木、树枝等，这些有机物都是可燃的；换言之，它们也是一种燃料，只不过是含有机物的多寡，其热值有高低不同而已；有机物在无氧或缺氧条件下加热，其热能使有机化合物的化合键断裂，由大分子量转化成小分子量的燃气、油或油脂液状物及焦炭等。在气化炉的特殊结构条件下，向炉底通入少量空气，使垃圾等燃料在炉体底部被点燃燃烧，发生氧化反应，产生热量，并向四周传递;随着温度增高，炉内四周，特别是上部被隔绝空气的已干燥的垃圾与炽热的碳发生还原氧化反应；同时干燥干馏烟气被动引回裂解室内，这时水被裂解成氢气和氧气，氧气和从炉外进入的少量空气、水蒸气与碳发生反应，挥发份中焦油与烷类气体被裂解转化为热值更高的氢气H2与一氧化碳CO可燃气体;可见，气化炉内产生了干馏煤气、水煤气、空气煤气、裂解转化合成气(包括焦油被裂解转换)等可燃气的混合燃气。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是:为解决现有技术不足并跟上新技术和新工艺的发展，提供一种用于生活垃圾立卧式干馏气化裂解三段集成制气的装置与工艺。
[0005]本发明所采用的技术方案是:提供一种生活垃圾立卧式干馏气化裂解三段集成制气装置，其特征在于:本装置由上段卧式干燥干馏室、中段立式气化室、下段裂解转化层、底部排渣结构和气化剂供给系统构成;所述的干燥干馏室顶部设有液压推料机构，干燥干馏室上部设有干馏烟气通道，干馏烟气通道与干燥干馏室连通，干馏烟气通道尾部设有干馏烟气出口；气化室与干燥干馏室连通，气化室顶部设有高热值气化煤气出口，气化煤气出口内设有含氧量测试仪Pl，用于联锁控制一次风机的进风量，裂解转化层下部为锥形，所述锥形外侧设有二次风环形风箱，二次风环形风箱通过喷风嘴与裂解转化层连通，二次风环形风箱外侧连通有二次风机，二次风机与干馏烟气出口连通，中段立式气化室与裂解转化层壳体为由夹套水箱围成的圆形壳体;排渣结构包括旋转炉蓖和熔渣急冷室，旋转炉蓖位于裂解转化层底部燃烧燃烬层的下方，熔渣急冷室位于旋转炉蓖正下方;所述气化剂供给系统包括蒸汽包、管道、风管、一次风机和气化剂混合箱，蒸汽包连接有管道，夹套水箱下部和上部均通过管道与蒸汽包连通，蒸汽包另一管道伸入气化剂混合箱，一次风机出风管道与气化剂混合箱连通，气化剂混合箱通过风管连接旋转炉蓖的底部，所述风管穿过熔渣急冷室;所述气化剂混合箱内有饱和温度测试仪P2，用于联锁控制水蒸气供给量以调节混和气化剂的饱和温度;所述干馏烟气出口内设有烟气温度监控仪P3，用于联锁控制二次风机的抽风量;所述气化煤气出口内设有烟气含氧量测试仪Pl，用于联锁控制一次风机的供风量。
[0006]干燥干馏室为卧式炉型并与水平成一定的倾角，其倾角为O— 45°，其横断面可为矩形也可为圆形，其炉壁为保温耐火材料炉墙；当气化室的直径>2m时，干燥干馏室分隔为3个以上炭化室。
[0007]干燥干馏室尾部设有升降式阐板阀门。
[0008]夹套水箱外部为受压外壳。
[0009]干燥烟出口与二次风机入口通过管道相连。
[0010]裂解转化层下部锥形的锥度为15?45°。
[0011 ]所述气化煤气出口内设有含氧量测仪PI，其含氧量控制范围为0.5%，用于联锁控制一次风机的进风量。
[0012]所述气化剂混合箱内有饱和温度测试仪P2，其温度控制范围为70?85°C，用于联锁控制水蒸气供给量确保混和气化剂的饱和温度符合工艺要求。
[0013]所述干馏烟气出口内设有烟气温度监控仪P3，其温度控制范围为<350°C，用于联锁控制二次风机的抽风量。
[0014]本发明另一目的在于提供一种生活垃圾立卧式干馏气化裂解三段集成制气装置的工艺，其特征在于，包括如下步骤:
1)、气化剂的产生和运送
夹套水箱所产的低压蒸汽和一次风机的空气在气化剂混合箱混合成气化剂，由饱和温度测试仪P2联锁控制水蒸气供给量，确保混和气化剂的饱和温度控制在45?55°C之间；气化剂由一次风机加压到6000-8000Pa，从风管运送到旋转炉篦并进入燃烧燃烬层底部；
2)、上段干馏干燥烟气的产生
加入干燥干馏室)的垃圾，在传导、对流、辐射原理作用下，被气化室产生的热量加热，首先脱去内外物理水分，随着温度逐步上升到70?150°C，物料通过液压推料机构间断性往前移动，在移动过程中物料逐步被干燥，继而被干馏到250?350°C，脱出挥